較常規(guī)天然氣相比，由于頁巖地層滲透 率很低，開發(fā)難度很大。因此水力壓裂是開 發(fā)頁巖氣的主要手段，但壓裂施工后返排液的處理卻難以達(dá)到環(huán)保要求。 壓裂返排液具有粘度大、穩(wěn)定性高、懸 浮物多、礦化度高和成分復(fù)雜等特點(diǎn)。若不 進(jìn)行妥善處理，對頁巖氣開發(fā)的長遠(yuǎn)發(fā)展將 造成不可估量的損失。因此，研究頁巖氣壓 裂返排液處理技術(shù)，對于緩解開發(fā)區(qū)塊的環(huán)境問題顯得格外重要，同時(shí)對于保障頁巖氣 的正常生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

國內(nèi)對壓裂返排液的處理方法主要是自 然風(fēng)干和化學(xué)處理，自然風(fēng)干是將壓裂返排 液儲存在專門的返排液池中，采取自然蒸發(fā) 的方法進(jìn)行干化，最后直接填埋。這種方式 不僅耗費(fèi)大量時(shí)間，而且填埋后的污泥塊依 然會滲濾出油、重金屬、醛、酚等污染物， 存在嚴(yán)重的二次污染。

化學(xué)處理是將返排液集中進(jìn)行加藥絮 凝、過濾等預(yù)處理，然后將返排液回注到地層中，這種方法的處理工藝流程復(fù)雜，應(yīng)用 范圍有一定的局限性。由于國內(nèi)頁巖氣的開采地區(qū)均屬于新開發(fā)區(qū)塊，附近沒有合適的 回注井，需要運(yùn)輸至較遠(yuǎn)的井場，此方式將 無形中增加了處理成本。

為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要，促進(jìn)頁巖氣 進(jìn)入更好更快地發(fā)展，因此研究壓裂返排液 處理的新技術(shù)勢在必行。近年來，國內(nèi)外研究開發(fā)出一些壓裂返排液處理的新技術(shù)，如MVR蒸餾技術(shù)、電絮凝技術(shù)和臭氧催化氧化技術(shù)。這些新技術(shù)能有效處理壓裂返排液，去除石油類、懸浮物以及難降解有機(jī)物，無論從經(jīng)濟(jì)上還是從處理效果上，都能達(dá)到重復(fù)利用要求和排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)針對這些新技術(shù)做進(jìn)一步的闡述。

MVR蒸發(fā)技術(shù)

M V R （ M e c h a n i c a l V a p o r Recompression）是指機(jī)械式蒸汽再壓縮，該技術(shù)是重新利用自己產(chǎn)生的二次蒸汽能量，從而減少對外界能源需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。 MVR蒸餾由蒸發(fā)器、換熱器、壓縮機(jī)及離心機(jī)等部件構(gòu)成，主要去除壓裂返排液中的重金屬離子，從而降低總礦化度。

具體工作原理是利用從蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的二次蒸汽，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮，壓力和溫度得到升高，同時(shí)熱焓增加。然后送到蒸發(fā)器的加熱室作為加熱蒸汽的熱源使用，使液體維持沸騰狀態(tài)，而壓縮后的蒸汽將被冷凝成蒸餾水。這樣原先要被廢棄的蒸汽得到了充分的利用，回收了潛熱，提高了熱利用效率。

MVR蒸餾技術(shù)相比傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)，在能源節(jié)約上的優(yōu)勢體現(xiàn)在：蒸汽被加熱室利用一次后，產(chǎn)生的二次蒸汽中蘊(yùn)含大部分的低品質(zhì)能量，經(jīng)過壓縮機(jī)收集起來，并在花費(fèi)很小電能的基礎(chǔ)上，將這部分二次蒸汽提高為高品質(zhì)能量，送回蒸發(fā)器作為熱源使用，因此可以達(dá)到能量循環(huán)利用的目的。

多年來，邁源持續(xù)創(chuàng)新，對傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和配置，以板式MVR強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)為核心處理設(shè)備，結(jié)合均質(zhì)除硬、除油、破膠軟化、反滲透等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油氣田鉆采廢水全量化處置，最終產(chǎn)水達(dá)標(biāo)排放或回用。壓裂返排液經(jīng)過處理后，就能得到純凈的蒸餾水，而留下的是少量濃縮的鹽溶液，其中包含壓裂過程中的所有污染物和殘留物。目前，邁源已在全國成功實(shí)施了10多個(gè)鉆采廢水處置項(xiàng)目。

邁源工藝流程采用模塊式組合，可適應(yīng)不同礦區(qū)、不同壓裂工藝產(chǎn)生的不同性質(zhì)的鉆采廢水處理要求。產(chǎn)品高度集成，設(shè)備占地面積小，體積僅為同類產(chǎn)品的1/3，存液量小，能量損失低，可實(shí)現(xiàn)就地快速、高效處理，確保出水水質(zhì)滿足排放或回用標(biāo)準(zhǔn)。

電絮凝技術(shù)

電絮凝技術(shù)是利用電能的作用，在反應(yīng)過程中同時(shí)具有電凝聚、電氣浮和電化學(xué)的協(xié)同作用，由電源、電絮凝反應(yīng)器、過濾器等部件構(gòu)成，主要去除壓裂返排液中的懸浮物和重金屬離子。

具體工作原理是首先在電源的作用下， 利用鐵板或鋁板作為電絮凝反應(yīng)器的陽極，經(jīng)過電解后陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)生鐵、鋁等離子。然后經(jīng)過一系列水解、聚合及亞鐵的氧化反應(yīng)生成各種絮凝劑，如羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物以及氫氧化物，使污水中的膠體污染物、懸浮物在絮凝劑的作用下失去穩(wěn)定性。最后脫穩(wěn)后污染物與絮凝劑之間發(fā)生互相碰撞，生成肉眼可見的大絮體，從而達(dá)到分離。

臭氧催化氧化技術(shù)

臭氧催化氧化技術(shù)是利用臭氧與活性炭聯(lián)用的處理技術(shù)，由催化反應(yīng)器、空氣氣源處理系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、臭氧發(fā)生器等部件組成，主要用來去除壓裂返排液中的難降解有機(jī)物和細(xì)菌。

傳統(tǒng)的臭氧氧化技術(shù)是利用臭氧超強(qiáng)的氧化能力，打斷各種難降解有機(jī)物的碳鏈結(jié)合鍵，使其快速氧化，合成為新的化合物。與常用的化學(xué)氧化劑相比，臭氧氧化電位為2.07V，作為氧化電位最高、氧化能力最強(qiáng)的物質(zhì)，因此常用作處理難降解有機(jī)物。

但是傳統(tǒng)的臭氧氧化技術(shù)在應(yīng)用范圍上有一定的局限性，在處理過程中，臭氧對污染物的去除表現(xiàn)出選擇性，將優(yōu)先與反應(yīng)速率快的污染物進(jìn)行反應(yīng)而將其去除，從而使反應(yīng)速率低的污染物不能被去除。但是羥基卻可以避免此問題，因此臭氧要與其他氧化技術(shù)組成催化氧化體系，其中臭氧與活性炭就是典型的聯(lián)用技術(shù)。該技術(shù)采用活性炭表面附載納米MnO2金屬氧化物作為催化劑，以提高其催化活性。